Ficha Técnica LED 3030 de Média Potência - 3.0x3.0mm - 2.0-2.4V - 0.35W - Vermelho/Amarelo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

A série 3030 representa uma solução de LED de média potência projetada para aplicações de iluminação de alta eficiência e custo-benefício. Esta família de produtos utiliza uma tecnologia de encapsulamento EMC (Compósito de Moldagem Epóxi), que contribui para seu excelente desempenho térmico e confiabilidade. Os principais objetivos de design são fornecer alto fluxo luminoso e eficácia (lm/W), mantendo um custo competitivo por lúmen (lm/$), tornando-a adequada para uma ampla gama de usos em iluminação automotiva e geral.

1.1 Características e Benefícios

• Alto Fluxo Luminoso e Eficácia:Projetado para fornecer fluxo luminoso superior, permitindo soluções de iluminação mais brilhantes e energeticamente eficientes.
• Projetado para Operação em Alta Corrente:Capaz de desempenho estável em correntes de acionamento elevadas, oferecendo flexibilidade de design.
• Baixa Resistência Térmica:O encapsulamento EMC e o caminho térmico eficiente (Rth j-sp tão baixo quanto 14 °C/W) garantem dissipação de calor eficaz, o que é crítico para manter a longevidade do LED e a estabilidade da cor.
• Aplicação de Soldagem por Refluxo sem Chumbo:Compatível com processos padrão de soldagem por refluxo sem chumbo, facilitando a integração em linhas de montagem automatizadas.

1.2 Principais Aplicações

Esta série de LED é particularmente adequada para iluminação de sinalização automotiva e várias aplicações de indicadores devido às suas opções de cor e perfil de desempenho.

• Luz de Direção
• Luz de Freio Central Montada no Alto (CHMSL)
• Luz de Freio
• Luz de Sinalização
• Luz Traseira

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Todos os parâmetros são especificados na condição de teste de Corrente Direta (IF) = 150 mA, Temperatura Ambiente (Ta) = 25°C e Umidade Relativa (UR) = 60%, salvo indicação em contrário. Tolerâncias de medição devem ser consideradas para margens de projeto.

2.1 Características Eletro-Ópticas

As métricas de desempenho principais definem a saída de luz e o comportamento elétrico básico sob condições operacionais padrão.

• Fluxo Luminoso Típico:19 lm para ambas as variantes Vermelha e Amarela a 150 mA. O valor mínimo garantido é de 17 lm. Observe que a tabela de fluxo luminoso é para referência, e as medições reais têm uma tolerância de ±7%.
• Comprimento de Onda Dominante (WD):Vermelho: 620-630 nm; Amarelo: 585-595 nm. Isso define a cor percebida do LED.
• Ângulo de Visão (2θ1/2):Um valor típico de 120°, indicando um padrão de feixe amplo adequado para iluminação de área e sinalização.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

Esses parâmetros são cruciais para o design do driver e o gerenciamento térmico.

• Tensão Direta (VF):Vermelho: Típ. 2,0V, Máx. 2,4V; Amarelo: Típ. 2,2V, Máx. 2,4V a 150 mA. A tolerância é de ±0,08V.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 10 µA a uma Tensão Reversa (VR) de 5V.
• Resistência Térmica, Junção ao Ponto de Solda (Rth j-sp):Vermelho: 14 °C/W; Amarelo: 16 °C/W. Este valor baixo é fundamental para gerenciar a temperatura de junção.
• Imunidade a Descarga Eletrostática (ESD):Suporta 8000V (Modelo do Corpo Humano), indicando boa robustez de manuseio.

2.3 Especificações Máximas Absolutas

Exceder esses limites pode causar danos permanentes ao dispositivo. A operação deve sempre permanecer dentro desses limites.

• Corrente Direta (IF):Vermelho: 350 mA (CC); Amarelo: 240 mA (CC).
• Corrente Direta de Pulso (IFP):Vermelho: 400 mA; Amarelo: 300 mA. Condição: Largura de Pulso ≤ 100 µs, Ciclo de Trabalho ≤ 1/10.
• Dissipação de Potência (PD):Vermelho: 840 mW; Amarelo: 624 mW.
• Tensão Reversa (VR):5 V.
• Temperatura de Operação (Topr):-40°C a +105°C.
• Temperatura de Armazenamento (Tstg):-40°C a +105°C.
• Temperatura de Junção (Tj):125°C (máximo).
• Temperatura de Soldagem (Tsld):260°C por 10 segundos (ou 230°C).

Nota Crítica:As propriedades do LED podem se degradar se a operação exceder a faixa de parâmetros especificada. Deve-se tomar cuidado para garantir que a dissipação de potência não ultrapasse a especificação máxima absoluta.

3. Análise de Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem insights sobre o comportamento do LED sob condições variáveis, o que é essencial para um design de sistema robusto.

3.1 Distribuição Espectral Relativa

O gráfico espectral (Fig. 1) mostra a característica de emissão de banda estreita desses LEDs. O LED Vermelho tem pico na faixa de 620-630 nm, enquanto o LED Amarelo tem pico na faixa de 585-595 nm. Esta informação é vital para aplicações sensíveis à cor.

3.2 Características da Corrente Direta

Fluxo Luminoso vs. Corrente (Fig. 2):O fluxo luminoso relativo aumenta com a corrente direta, mas eventualmente satura. Operar na ou abaixo da corrente recomendada garante eficiência e vida útil ideais.

Tensão Direta vs. Corrente (Fig. 3):A curva V-I mostra o comportamento típico do diodo. A tensão aumenta logaritmicamente com a corrente. Esta curva é necessária para projetar drivers de corrente constante.

3.3 Características de Dependência de Temperatura

Fluxo Luminoso vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):A saída luminosa diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta derating deve ser considerada no projeto térmico para manter a saída de luz consistente.

Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente (Fig. 5):A tensão direta tipicamente diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo). Isso pode ser usado em alguns circuitos de detecção de temperatura.

Corrente Direta Máxima vs. Temperatura Ambiente (Fig. 6):Esta curva de derating é talvez a mais crítica para a confiabilidade. Ela mostra a corrente contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente (assumindo uma resistência térmica junção-ambiente, Rθj-a, de 40°C/W). Por exemplo, a corrente do LED Vermelho deve ser reduzida de 350 mA a ~81°C para cerca de 104 mA a 105°C ambiente. Ignorar esta curva corre o risco de superaquecimento e rápida depreciação do lúmen.

4. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência de cor e brilho na produção, os LEDs são classificados em bins. Os projetistas devem especificar os códigos de bin necessários.

4.1 Binning de Comprimento de Onda (Cor)

O comprimento de onda dominante é classificado em faixas específicas (bins) com uma tolerância de medição de ±1 nm.

• Vermelho:Bin 1: 620-625 nm; Bin 2: 625-630 nm.
• Amarelo:Bin 1: 585-590 nm; Bin 2: 590-595 nm.

4.2 Binning de Fluxo Luminoso

Os LEDs são agrupados com base em sua saída de luz a 150 mA, com uma tolerância de medição de ±7%.

• Código AG:14 lm a 18 lm
• Código AH:18 lm a 22 lm
• Código AJ:22 lm a 26 lm

O valor típico de 19 lm está dentro do bin AH.

4.3 Binning de Tensão Direta

A tensão direta também é classificada em bins para auxiliar no design do driver para distribuição de corrente consistente em matrizes multi-LED. A tolerância de medição é de ±0,08V. Os códigos e faixas específicas de bins de tensão (por exemplo, V1, V2) são definidos na tabela completa da ficha técnica (Tabela 7), categorizando a faixa típica de 2,0V-2,4V.

5. Diretrizes de Aplicação e Projeto

5.1 Gerenciamento Térmico

Dissipador de calor eficaz é inegociável. Use o valor da resistência térmica (Rth j-sp) para calcular o aumento da temperatura de junção (Tj) acima da temperatura do ponto de solda. A fórmula é: ΔTj = PD * Rth j-sp. Certifique-se de que Tj permaneça abaixo de 125°C em todos os momentos, preferencialmente mais baixa para máxima vida útil. A curva de derating (Fig. 6) fornece uma diretriz direta para os limites de corrente com base na temperatura ambiente.

5.2 Acionamento Elétrico

Estes LEDs devem ser acionados por uma fonte de corrente constante, não por uma fonte de tensão constante. O driver deve ser projetado para fornecer a corrente necessária (por exemplo, 150 mA), acomodando a faixa de bin de tensão direta e seu coeficiente de temperatura negativo. Considere implementar proteção contra sobretemperatura para reduzir a corrente se o sistema superaquecer.

5.3 Soldagem e Manuseio

Siga o perfil de refluxo recomendado com uma temperatura de pico de 260°C por 10 segundos. Evite estresse mecânico no encapsulamento. Observe as precauções padrão de ESD durante o manuseio e montagem, conforme especificado pela classificação de 8000V HBM.

6. Comparação Técnica e Considerações

O encapsulamento EMC 3030 oferece um equilíbrio entre os encapsulamentos PLCC de menor custo, mas termicamente limitados, e os encapsulamentos baseados em cerâmica de maior potência, mas mais caros. Seu diferencial principal é o desempenho térmico aprimorado do material EMC em relação aos plásticos padrão, permitindo correntes de acionamento mais altas e melhor manutenção do lúmen em comparação com os LEDs de média potência tradicionais. Ao selecionar um bin, considere o trade-off entre consistência de cor mais apertada (bins mais estreitos) e custo/disponibilidade potencial.

7. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

7.1 Posso acionar este LED a 300 mA?

Acionar o LED Vermelho a 300 mA excede sua especificação máxima absoluta de corrente CC de 350 mA, mas está abaixo da especificação de pulso. Embora possa produzir mais luz inicialmente, aumentará significativamente a temperatura de junção, levando a rápida depreciação do lúmen, mudança de cor e redução da vida útil. Não é recomendado para operação contínua. Consulte sempre a curva de derating (Fig. 6) para a corrente operacional segura na sua temperatura ambiente específica.

7.2 Por que a especificação de resistência térmica é importante?

A resistência térmica (Rth j-sp) quantifica a facilidade com que o calor flui da junção do LED (o ponto quente) para o ponto de solda na sua placa. Um valor mais baixo (como 14 °C/W) significa que o calor é removido com mais eficiência. Isso controla diretamente a temperatura de junção, que é o principal fator que afeta a vida útil, eficiência e estabilidade de cor do LED. O gerenciamento térmico deficiente é a causa mais comum de falha prematura do LED.

7.3 O que a tolerância de ±7% no fluxo luminoso significa para o meu projeto?

Significa que um LED do bin AH (18-22 lm) pode medir tão baixo quanto 16,7 lm (18 lm * 0,93) ou tão alto quanto 23,5 lm (22 lm * 1,07) no seu sistema, mesmo que esteja corretamente classificado. Portanto, seu projeto óptico deve ter margem suficiente para acomodar essa variação para garantir que o produto final atenda às suas especificações de brilho.

8. Princípio de Operação e Tendência Tecnológica

8.1 Princípio de Operação Básico

Este LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede seu limiar característico é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do chip semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição material específica das camadas semicondutoras determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O encapsulamento EMC serve para proteger o chip delicado, fornecer uma lente primária para moldar o feixe de luz e oferecer um caminho térmico robusto para dissipar calor.

8.2 Tendências da Indústria

O segmento de LED de média potência continua a evoluir em direção a maior eficácia (lm/W) e confiabilidade aprimorada a custos competitivos. As tendências incluem a adoção de tecnologias de fósforo avançadas para LEDs brancos, maior refinamento de materiais de encapsulamento EMC e outros para melhor resistência térmica e à umidade, e a integração de desempenho mais consistente em nível de chip. A busca por miniaturização e maior densidade em módulos de iluminação também impulsiona encapsulamentos que podem fornecer mais luz de uma área menor com excelentes características térmicas, uma tendência exemplificada por encapsulamentos como o 3030.